УДК 57(07)

В настоящем учебном пособии приведена основополагающая ин­формация по вопросам экологии человека.

Учебное пособие предназначено для самостоятельной вне- и ауди­торной работы студентов 1-го курса всех факультетов медицинских вузов при изучении разделов программы по биологии: «Популяцион-но-видовой уровень организации живого», «Биогеоценотический уро­вень организации живого», «Биосферный уровень организации живо­го», «Экология человека».

Составители: докт. биол. наук, проф. СИ. Белянина, докт. мед. наук, проф. К.А. Кузьмина, канд. биол. наук, доц. Т.А. Андронова; канд. биол. наук, доц. Л.А. Боброва; канд. биол. наук, доц. Л.Е. Сигарева; канд. биол. наук, асе. Ю.В. Белоногова, канд. биол. наук, доц. Н.А. Дурнова.

Рецензенты: заслуженный деятель науки РФ, докт. биол. наук, проф. Г.В. Шляхтин; докт. мед. наук, проф. М.Ю. Ледванов.

Рекомендовано к изданию ЦКМС СГМУ.

JSBN 5-7213-0259-3

© Составители: СИ. Белянина, К.А. Кузьмина, Т.А. Андронова, Л.А. Боброва, Л.Е. Сигаре­ва, Ю.В. Белоногова, Н.А. Дурнова, 2005.

© Саратовский медицинский университет, 2005.

ЧЕЛОВЕК КАК ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКТОР. ЗАКОНЫ СИСТЕМЫ «ЧЕЛОВЕК-ПРИРОДА»

Цель занятия Знать:

• особенности среды обитания человека как биосоциального вида;

• основные результаты изменения среды под влиянием ан­ тропогенного фактора;

• основные закономерности системы «человек—природа». Уметь использовать знания основных закономерностей сис­ темы «человек-природа» при решении ситуационных задач по экологии человека.

Ознакомиться с принципами экологической этики.

Внеаудиторная работа

Задание 1. Экология человека. Среда жизни человека

Изучите материал лекций, учебника и нижеприведенную осново­полагающую информацию, проверьте свои знания по тестам.

Основополагающая информация

Экология человека - комплексная наука, изучающая систему «че­ловек-природа», т.е. закономерности взаимодействия человека с ок­ружающей средой, вопросы народонаселения, сохранения здоровья, соверщенствования физических и психических возможностей челове­ка.

Среда жизни человека как биосоциального вида состоит из четы­рех, неразрывно взаимосвязанных компонентов:

• природная среда;

• техногенная (артеприродная) среда;

• квазиприродная среда;

• социальная среда.

Критерием качества среды обитания человека является состояние здоровья населения (Устав ВОЗ, 1968). Около 95% всей патологии

человека прямо или косвенно связано с окружающей средой, являю­щейся либо причиной возникновения заболеваний, либо способствую­щей их развитию.

Человек, как и любой другой вид, является объектом действия экологических факторов среды, но, в отличие от других видов, чело­век является в то же время самостоятельным экологическим факто­ром с глобальным распространением влияния - антропогенный фак­тор.

Основными результатами изменения среды под влиянием антро­погенного фактора являются:

• изменение структуры земной поверхности;

• изменение состава атмосферы;

• «парниковый эффект»;

• изменение количественного и качественного состава фауны и флоры;

• изменение круговорота веществ.

Задание 2. Структура экологии человека

По схеме 1 ознакомьтесь со структурой экологии человека.

Задание 3. Законы системы «человек—природа»

Ознакомьтесь с рядом закономерностей системы «человек-при­рода».

Закон исторического роста продукции за счет сукцесси очного омоложения экосистем

В процессе эволюции человечества природная среда постепенно заменялась квазиприродной. Эксплуатация предельно омоложенных экосистем и переход от естественного к искусственному плодородию почв привели к резкому скачку энергозатрат (в 5-50 раз). В настоя­щее время рост биологической продуктивности за счет сукцессионно-го омоложения экосистем закончился.

Закон бумеранга

Все, что извлечено из биосферы человеческим трудом, должно быть возвращено ей («ничто не дается даром»).

Закон незаменимости биосферы

Биосфера - единственная система, обеспечивающая устойчи­вость среды обитания при любых возникающих возмущениях. Необ­ходимо сохранить естественную природу на большей части поверхно­сти Земли, а не только в заповедниках.

Закон обратимости биосферы

Биосфера стремится к восстановлению экологического равнове­сия тем сильнее, чем больше давление на нее. Это стремление продол­жается до достижения экосистемами климаксовых (зрелых) фаз раз­вития.

Закон «шагреневой кожи»

Исходный природно-ресурсный потенциал в ходе исторического развития непрерывно истощается.

Правило меры преобразования природных систем

В ходе эксплуатации природных систем нельзя переходить неко­торые пределы, позволяющие этим системам сохранять свойство са­моподдержания.

Принцип естественности, или правило «старого автомо­биля»

Со временем социально-экономическая эффективность техниче­ских устройств, обеспечивающих управление природными системами, снижается, а экономические расходы на их поддержание возрастают. В то же время природные системы - «вечный двигатель», не требую­щий экономических вложений до тех пор, пока степень давления на них не превышает их возможностей к восстановлению.

Закон демографического насыщения

Количество народонаселения всегда соответствует максимальной возможности поддержания его жизнедеятельности.

Принцип технико-социально-экономического насыщения С учетом всех потребностей человека в мире наблюдается чрез­вычайное технико-социально-экономическое перенасыщение, что соз­дает резкий дисбаланс в системе взаимоотношений человек-природа.

Правило ускорения исторического развития Чем стремительнее под воздействием антропогенного фактора из­меняются среда обитания человека и условия ведения им хозяйства, тем скорее, по принципу обратной связи, происходят перемены в со­циальном, экономическом и техническом развитии общества (знак процесса может быть положительным и отрицательным).

Аудиторная работа

Задание 4. Все живое на Земле связано воедино

Из всех, экологических опасностей потеря генетического разнооб­разия - самая большая угроза для человечества. Все живое на земле взаимосвязано, и если лишиться одного какого-то вида, это неизбеж­но приведет к потере множества других.

-Чем опасны для животных (особенно насекомых) автомобиль­ные дороги?

- Чем грозят перелетным птицам факелы из попутных газов при добыче нефти и газа?

- Чем. опасны высоковольтные ЛЭП для птиц и других живот­ных?

~ К каким изменениям в биогеоценозе могут привести осушение болот и орошение засушливых мест?

- Как может отразиться на видовом составе и численности жи­вотных уничтожение естественных местообитаний животных?

- К каким последствиям может привести искусственное вселение вида животного или растения в новую для него экосистему?

- К каким последствиям приводит массовый сброс в моря про­мышленных и бытовых отходов^

- Возможно ли отравление свинцом или ртутью человека, упот­реблявшего в пищу рыбу из водоемов, где концентрация этих элемен­тов ниже ПДК? Объясните.

- В тканях каких рыб (травоядных или хищных) концентрация свинца или ртути выше (если в водоем поступают отходы, содержа­щие ртуть)?

Задание 5. Негативные последствия антропогенного влияния на биосферу

В процессе эволюции биосферы формировались и механизмы, обеспечивающие ее устойчивость. Главная роль в устойчивости био­сферы принадлежит круговороту энергии и веществ в виде биогеохи­мических циклов.

Человек за счет своей хозяйственной деятельности нередко нару­шает сложившиеся биогеохимические циклы, искусственно создавая в отдельных местах высокие концентрации некоторых химических ве­ществ, опасных для жизни самого человека. Примером могут служить тяжелые металлы (свинец, ртуть и др.), которые плохо выводятся из организма, а поэтому способны к аккумуляции (накоплению).

- Что является основным источником свинца в атмосфере, почве, воде?

- Почему не рекомендуется собирать лекарственные травы, гри­бы, ягоды вдоль больших автострад?

- Насколько рационально сжигать опавшие листья, срезанные ветви деревьев и пр. в индивидуальных и коллективных садах, скве­рах городов?

- Какие продукты сгорания при этом образуются? Какие из них оказывают вредное влияние на здоровье человека?

-Какие изменения происходят в газовом составе атмосферы в зо­не сгорания листьев?

- Какие биогеохимические циклы при этом нарушаются?

- Какой способ утилизации опавших листьев является экологиче­ски чистым?

Задание 6. Основные типы природных ресурсов

Глобальный исходный природно-ресурсный потенциал в ходе ис­торического развития постоянно истощается. Принципиально новые ресурсы в настоящее время не появляются. Восстанавливаются ресурсы с разной скоростью: животные — несколько лет, лес -80-100 лет, почвы - в течение нескольких тысячелетий.

Изучите по схеме 2 основные типы ресурсов.

С хема 2

- К какому типу ресурсов относятся солнечная радиация, ветер, приливы, почва, генетическое разнообразие растительного и живот­ного мира, железо, алюминий, медь, песок, фосфаты, чистый воздух, пресная вода, плодородная почва, ископаемое топливо, здоровье насе­ления?

- Назовите возобновимые ресурсы, которые из-за их чрезмерной эксплуатации человеком могут стать невозобновимыми?

Задание 7. Характер влияния «измененной» природы на общественное развитие

Экологический кризис - напряженное состояние отношений меж­ду человеком и природой. Он характеризуется не столько усилением воздействия человека на природу, сколько резким увеличением влия­ния «измененной» природы на человека и общественное развитие. Пе­ремены в природе меняют формы хозяйствования.

На рис. 1 представлено развитие взаимоотношений «человек-природа. Каждой точке Л. Б, В... соответствует «свой» экологиче­ский кризис.

Рис. 1. Развитие взаимоотношений «человек-природа»

Определите, в каких точках наблюдались:

• кризис обеднения ресурсов промысла и собирательства:

• кризис продуцентов - опустынивание ландшафтов, вырубка ле­сов:

• кризис консументов - перепромысел;

• кризис редуцентов:

• кризис нехватки минеральных ресурсов;

• энергетический (тепловой) кризис.

Задание 8. Культура общения с природой

Здоровье человека в значительной мере зависит от «здоровья» всей биосферы. Охранять природу - значит охранять свое здоровье. Однако эти простые истины, к сожалению, нередко остаются абст­рактными. Например, выезжая в лес или на рыбалку, многие разводят костры, оставляют после себя мусор (бумагу, полиэтиленовые паке­ты, стеклянные и консервные металлические банки, тряпки, остатки продуктов, соль и др.). Ставя палатку, рубят ветви деревьев; собирая грибы, выдергивают их из земли; в изобилии срывают полевые цветы и пр.

-Знаете ли вы через сколько лет восстанавливается почва на месте бывшего костра?

- Через сколько лет оставленная вами консервная банка полно­стью сгниет?

- Какова судьба оставленных в лесу стеклянной банки, полиэти­леновых пакетов, бумаги, тряпок?

- Какой вред наносит почве и растениям соль?

- Как изменится видовой состав полевых цветов, если постоянно срывать их цвет?

- Как собирать грибы, чтобы сохранить грибницу?

Задание 9

Решение ситуационных задач по экологии человека из методиче­ского пособия «Задачи по экологии человека».

Экологические характеристики человеческих популяций

Цель занятия

Знать:

• основные экологические характеристики человеческих по­пуляций;

• влияние факторов среды на демографические процессы. Уметь использовать полученные знания при решении си­туационных задач по экологии человека.

Внеаудиторная работа

Задание 1. Основные экологические характеристики человеческих популяций

Изучите материал лекций и нижеприведенную основополагаю­щую информацию по этой теме, проверьте свои знания по тестам.

Основополагающая информация

В биологии популяция - совокупность особей одного вида, свя­занных процессами обмена генами (менделевская популяция). В эко­логии такое определение неудобно, так как установление генетиче­ской общности совокупности организмов одного вида очень сложно, и поэтому в экологии распространено более прагматичное понятие локальная популяция - группа особей одного вида на определенной, экологически однородной, территории.

Основные экологические характеристики популяций животных и растений - численность и ее динамика, смертность, рождаемость, половой и возрастной составы, миграции - свойственны и человече­ским популяциям, но характер и форма их проявления значительно отличаются, так как у человека, кроме природной среды, имеется тех­ногенная и социальная среда.

Численность и плотность населения

Численность - общее число людей на определенной территории. Динамику народонаселения изучает демография. Она занимается изучением территориального размещения населения; процессов, про­исходящих в популяциях людей в связи с социально-экономическими условиями жизни, быта, традициями, экологическими, медицински­ми, правовыми и другими факторами. Ее данные очень важны для пла­нирования численности населения. Если в популяциях древних людей при их продолжительности жизни всего 20 лет, количество людей могло удвоиться лишь по прошествии 200 тыс. лет, то в настоящее время для этого требуется всего 35 лет. (В мире на 2002 год по дан­ным ООН 6,1 млрд. человек.) Такой прирост характеризует состояние «демографического взрыва».

Плотность населения определяется числом людей на 1 кв. км. Плотность зависит от характера климата, почвы, рельефа, флоры и фауны, культурного уровня, от различий в биосфере и источниках пищи.

Динамика населения - движение и изменение численности и со­става населения. Они могут происходить за счет механического движения - под влиянием миграционных процессов, социального движения, что связано с переходом из одной социальной группы в другую, естественного движения населения — в результате рож­даемости и смертности.

Рождаемость

Это процесс возобновления новых поколений, в основе которого лежат биологические факторы, влияющие на способность организмов к воспроизведению потомства. Рождаемость определяется средним числом детей, родившихся за год на 1 тысячу населения, находящего­ся в репродуктивном возрасте. На рождаемость у человека влияют возрастной состав популяции, доля женщин в возрасте от 15 до 50 лет, количество браков, забота общества о женском здоровье. Ряд государств с высокой численностью населения создают законы, огра­ничивающие минимально допустимый возраст вступления в брак, по­ощряют деторождение только в определенном возрасте, ограничива­ют число детей в семье.

Смертность

Определяется общим числом умерших в популяции людей в тече­ние года на 1 тысячу населения. Более полную характеристику смерт­ности дают показатели смертности отдельных возрастно-половых групп:

С мертность может быть физиологической (особи реализуют весь цикл развития и достигают генетически определяемой предельной продолжительности жизни) и экологической (часть особей в популя­ции под воздействием факторов окружающей среды умирает, не дос­тигая предельной продолжительности жизни вида).

Различают эндогенные и экзогенные причины смертности. В ос­нове эндогенных причин лежат аномалии структуры или функциони­рования наследственного аппарата (например,

злокачественные ново­образования, болезни органов кровообращения и др.). Экзогенные

12

причины имеют разную природу - инфекционные и паразитарные бо­лезни, несчастные случаи, авитаминозы и др. Уровень и структура смертности человеческих популяций обусловлены сложным взаимо­действием многих факторов, среди которых значительную роль игра­ют социально-экономические.

Продолжительность жизни

Одним из параметров, используемых для оценки общественного здоровья, является средняя продолжительность предстоящей жизни, показывающая, сколько лет в среднем предстоит прожить дан­ному поколению родившихся, если на протяжении жизни этого поко­ления показатели смертности будут оставаться такими, какими они сложились к настоящему времени.

Естественный прирост населения

Служит обобщающей характеристикой роста населения. Естест­венный прирост может выражаться абсолютным числом как разность между числом родившихся и числом умерших за год.

Высокий естественный прирост может рассматриваться как поло­жительное явление только при низком уровне смертности.

Высокий прирост при высокой смертности характеризует небла­гоприятное положение с воспроизводством населения.

Низкий прирост при высокой смертности также указывает на неблагоприятную демографическую ситуацию.

Низкий прирост при низкой смертности говорит о низкой рождае­мости.

Отрицательный естественный прирост (естественная убыль насе­ления) свидетельствует о неблагополучии в обществе, что характерно для периода войны, экономических кризисов и других потрясений.

Возрастной состав

Возрастной состав — соотношение людей разного возраста в попу­ляции. Изучение возрастного состава населения городов, сельских по­селений является важным, так как с этим связано планирование строительства больниц, школ, детсадов, домов для престарелых и дру­гих социальных учреждений, а также расчет рабочих мест и составле­ние общих перспектив развития данного района.

Согласно данным ООН средний возраст всех людей на Земле 26,5 лет. Причина такого низкого возраста - многодетность и неболь­шая продолжительность жизни в развивающихся странах, особенно -южных.

С социально-экономической точки зрения выделяют три основные возрастные группы (по участию населения в трудовом процессе):

• моложе трудоспособного возраста (0-15 лет);

• трудоспособный возраст (мужчины — 16—59 лет, женщины -16-54 года);

• старше трудоспособного возраста (мужчины - 60 и старше, женщины - 55 и старше).

Выделяют три типа населения: прогрессивный, регрессивный и стационарный. Прогрессивным считается тип населения, в котором доля детей в возрасте до 14 лет превышает долю населения в возрасте 50 лет и старше. Регрессивным считается тип населения, в котором доля лиц в возрасте 50 лет и старше превышает долю детского населе­ния. В стационарном типе доля детей равна доле лиц в возрасте 50 лет и старше.

Половой состав

У человека соотношение полов при зачатии 100?: 114о\ при рож­дении 1009:107о\ после 10 лет преобладают лица женского пола. Структура полового состава населения Земли непрерывно изменяется в сторону увеличения доли женщин, что связано с разной средней продолжительностью жизни мужчин и женщин (женщины живут в среднем гораздо дольше, чем мужчины). Согласно правилу Геодекя-на мужские организмы более чувствительны к индивидуальным фак­торам воздействия, чем женщины.

Динамика населения

Это движение и изменение численности и состава населения. Оно может происходить за счет движения: механического - под влияни­ем миграционных процессов, социального - перехода людей из одной социальной группы в другую, естественного - в результате рождае­мости и смертности.

В механическом движении населения различают внутреннюю и внешнюю миграцию, по продолжительности - временную, постоян-

ную, а также сезонную («отпуска») и маятниковую («вахта»). По характеру миграции могут быть плановые и стихийные. На миграци­онные процессы влияют социально-экономические потрясения в об­ществе: рост числа беженцев из зон конфликтов, вывод войск с ряда территорий. Миграция оказывает значительное влияние на обииую численность населения, его состав, показатели, воспроизводство на­селения.

Основными показателями естественного движения населения яв­ляются показатели рождаемости, смертности, естественного прирос­та населения, средней продолжительности жизни.

Задание 2. Факторы среды и демография

Человек способен корректировать действия факторов, влияющих на демографические процессы. Человечество обезопасило себя от влияния хищников, климатических факторов (кроме стихийных бед­ствий), противостоит действию болезней и наращивает производство пищи.

Из следующих природных и социальных факторов среды выбери­те (при заполнении табл. 1) те, которые ныне уже не оказывают влия­ния на демографию, и те, которые подавлены, но способны понижать численность населения: температура, сила ветра, высота снежного покрова, количество осадков, эпидемия чумы, солнечная радиация, хищники, внутриполостные паразиты, СПИД, пищевые ресурсы, при­родные ресурсы, отравление алкоголем, автоаварии, травмы, суицид, войны, сердечно-сосудистые заболевания, онкологические заболевания.

Таблица I

Факторы среды и демография

Факторы среды, не влияющие на демографию	Факторы среды, влияющие на демографию

Аудиторная работа

Задание 3, Рост численности людей на Земле

Численность первобытных людей росла очень медленно из-за го­лода, болезней, хищников. Средняя продолжительность жизни со­ставляла примерно 20 лет. Считается, что 5 тыс. лет до н.э. общая численность людей, расселившихся уже почти по всем областям Зем­ли, составляла 40 млн. человек, а к началу нашей эры, когда продол­жительность жизни возросла до 25 лет, - около 200 млн. человек. До XIX века численность людей продолжала расти медленно. Начиная с XIX века рост численности людей стал стремительным: 1830 год -1 млрд. человек, 1939 - 2 млрд., I960 - 3 млрд.; 1975-4 млрд.; 1987 - 5 млрд.; 1998 - 5,9 млрд., 2002 - 6,2 млрд.

- Через какие промежутки времени население Земли увеличива­лось на 1 млрд. человек?

- Используя приведенные выше данные, постройте график роста численности населения Земли (рис. 2).

- Отметьте на графике фазы замедленного и ускоренного роста численности людей.

- Какая фаза роста численности людей продолжается в наше время?

- Назовите возможные последствия перенаселения Земли.

Ч исленность

Населения

Время

Рис. 2. Рост численности населения Земли

Задание 4. Возрастные пирамиды

Данные по возрастному составу населения представляются в виде возрастных пирамид (ВП). ВП отражает возрастную структуру насе­ления данной местности или государства в целом и содержит в себе информацию о численности каждой возрастной категории людей, ха­рактере роста населения, позитивном или негативном влиянии усло­вий жизни и др. Строятся ВП в координатах возраст-численность. Каждый возрастной класс имеет для человека интервал в 5 лет. Он изображается в виде горизонтально «лежащего столбика», длина ко­торого равна численности данного класса. Самый «младший» столбик укладывается в основание пирамиды, самый «старый» ее венчает.

Возрастная структура популяции зависит от скорости роста - чем быстрее растет популяция, тем длиннее «столбик» молодых особей, и пирамида расширяется к основанию. Популяция может и не менять своей численности. Если во всех этих случаях соотношение возрастов сохраняется, то можно считать такие популяции стабильными.

Возрастная пирамида развивающихся стран сужается к вершине вследствие того, что рождаемость высокая, а выживаемость людей в них низкая. В противоположность ей пирамида населения развитых стран имеет почти отвесную стенку вплоть до старших возрастов, что

свидетельствует о высокой выживаемости человека в более благопри­ятных условиях. Эти же пирамиды свидетельствуют о стремительном росте населения развивающихся стран, а также о нежелательном рос­те (если он есть) населения в развитых странах.

На рис. 3 представлены возрастные пирамиды трех популяций. Проанализируйте их и определите, какая из этих популяций относит­ся к стационарной, быстро растущей, медленно растущей.

Задание 5. Демографические показатели. Абсолютная и относительная рождаемость

Абсолютная рождаемость ~ число новорожденных в год на 1 тыс. населения репродуктивного возраста. Для сравнения рождае­мости в разных по численности популяциях используют показатель относительной рождаемости - отношение количества новорожден­ных за определенный промежуток времени, например 1 год, к общей численности популяции (в %).

В городе с населением 10 тыс. человек за год появилось 400 ново­рожденных, в другом городе с населением 500 тыс. человек - 8 тыс. новорожденных.

- Вычислите абсолютную и относительную рождаемость в этих городах.

- В каком из городов относительная рождаемость выше?

Задание 6. Демографические показатели. Естествен­ный прирост/убыль

Среднее число рождений и смертей в год рассчитывают на 1 тыс. человек. Эти показатели называют общим коэффициентом рождаемо­сти (ОКР) и смертности (ОКС) соответственно. Естественный при­рост или убыль населения - это разность между ОКР и ОКС.

Используя данные на 1990 г. (табл. 2), рассчитайте естественный прирост или убыль населения в разных странах и регионах. Заполни­те соответствующую графу в таблице. Ответьте на вопросы:

- В более развитых или менее развитых странах наблюдается больший естественный прирост населения?

- В странах какого региона наблюдается больший естественный

прирост населения?

- Для России в настоящее время характерны естественный при­рост или убыль населения?

Таблица 2

Демографические показатели разных стран, 1990 г.

Страна, регион	СКР	ОКР	ОКС	Естественный прирост или убыль
Мир в целом	3,6	28	10
Более развитые страны Европы, Сев. Америки (Северный регион)	1,9	15	9
Менее развитые, страны Африки, Азии (Южный регион)	4,1	31	10
США	1,8 1,7	16	9
Япония		11	6
Франция	1,8	14	10
Аргентина	3,3	24	9
Индия	4,3	33	13
Россия	1,47	8,5	13
Замбия	7,0	50	13

Задание 7. Демографические показатели. Суммарный коэффициент рождаемости

Суммарный коэффициент рождаемости (СКР) - среднее число де­тей (по статистическим данным), которое рожает каждая женщина в течение жизни. Если СКР = 2,0, то это обеспечивает неизменную численность населения. СКР < 2,0 приведет к снижению численности населения, а СКР > 2,0 обусловит рост населения.

Пользуясь табл. 2, ответьте на вопросы:

- Для каких стран характерен СКР > 2,0; < 2,0?

- В более развитых или менее развитых странах наблюдается рост населения?

- Чему равен СКР России?

- Дайте прогноз изменения численности населения России в бли­жайшие годы.

- Обоснуйте призывы ученых России по ориентации общества на рождение в каждой семье 2-3 детей, на решение проблем здоровья нации, на увеличение продолжительности жизни.

Задание 8

Решение ситуационных задач по экологии человека из методиче­ского пособия «Задачи по экологии человека».